JPS61207501A - 粉末焼結体の製造方法及びその鍛造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １産業１−の刊用分！Ｊｆ］ 本発明（Ｊ２、高密用、高配ｖ１で−あり、かつ製造Ｉ
Ｊお（づる使用エネルキーの少ない粉末焼結体の製造方
法とその鍛造方法に関り−る。

［従来の技術］ 従来、粉末焼結法ＩＪ、、形状か自由に選べることや、
組成を自由に選べることから金属、リーメツ１〜、セラ
ミックの製造に広く用いられでいる。

粉末冶金法として、現在、最−す多く用いられでいるの
（ｊｌ、粉末を加珪、バインダーによる成形等の成形を
行なった後に、加熱して焼結覆る方法−（′ある。この
方法によれは成形時に最終製品に近い形状とづることか
容易であるために製造二１ス１〜〔Ｊ、低い。しかし、
この方法によって製造された粉末焼結体（５１、密度か
低い、強度や靭性に欠（プるといった欠点をもつために
、強度や、信頼・ｌ’ｌの要求される部伺として使用す
ることかできなかった。又、粉末中（こ焼結助剤を添加
覆ることによつＣ加熱時に、液相を生じさせて密度をあ
げる方法もあるか、液相を生じざゼた低融点化合物か強
度、靭１１等焼結体本来の性質を損う。ざらに、焼結後
、熱間で鍛造Ｊることにより、密度を向上させ、又強度
、靭性の特・１（１をＪ、くすることも行イｒねれるか
、鍛造時の雰囲気を選ば４ｆいと、鍛造中に焼結体か酸
化してしまうという問題かあった。

そこで、成形した粉末を高温、静水圧中で焼結１−る１
−１１Ｐ法（熱間静水圧プレス）か開発され、密度か１
００％て゛あり、強度、靭・１（１等の優れた粉末焼結
体を得ることかできるＪ、うになり、粉末焼結体（！−
高強度、高（、Ｓ頼性部４Ａとして使用できるよう（Ｊ
なった。

［発明か解決しようどする問題点］ しかしなから、１」Ｉ　Ｐ法は、高温、高圧で焼結する
前に、試料の密度を何らかの方法で高めるか、又（Ｊ、
試料表面にガラス等の被膜をつくって静水圧か表面にか
かるよう（こする必要かあった。又、圧力か非常に高く
なるので装置か大きくなり、加熱、加珪時′に特別の方
法でシールをしな【プれはならないといった欠点をもっ
ていた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明（Ｊｌ、発明の構成として上記の問題点を解決り
−るために次の様な技術的手段を採用した。

即ち、第１の発明の粉末焼結体の製造方法は、金属及び
／又はセラミックからなる粉末を予備成形し、 該予備成形品を上記粉末の融点の絶対温度で１／２以上
かつ融点以下に加熱し、 該加熱物を液体及び／又は固体からなる流体中で圧縮、
固化Ｊ−る ことを特徴どする。

粉末は、通常粉末焼結に用いられる材料なら何れも使用
することかできる。例えば、金属として【Ｊｌ、高速度
鋼粉末、超硬合金粉末等が、セラミックとしてはアルミ
ナ粉末、ジルコニア粉末等が、又サーメットも金属粉末
とセラミック粉末とを混合することによって使用できる
。

予備成形は、加熱中あるいは後述の流体中での圧縮時に
上記粉末成形体がバラバラとならないためにするもので
あって、金型を用いたプレス成形、バインダーによる成
形、容器中に充填リ−る等を用いることができる。

加熱は、上記粉末成形品の融点の絶対温度で１７２以上
かつ融点以下で行なわれる必要かあり、融点の１／２よ
り低いと焼結が十分進まず、又融点を超えると成形品中
に液相ができで形状を保てなくなる。特に融点の４１５
以上に加熱すると加熱時にある程度固相及応か起り予備
焼結かなされるので好ましい。

圧縮に用いられる流体は、加熱された成形品に静水圧を
加えられるための圧力媒体となるものであり、圧縮時に
流体であるものならば、無機物に月利は限定されない。

例えば、ガラスを圧力媒体として使用する場合は予め加
熱によってガラスを軟化ざ”ｌる必要かおる。又プラス
チックを圧力媒体として使用する場合もガラスと同じく
加熱によって軟化させでおく必要がある。プラスデック
は加熱された成形体と接触する部分は炭化するが圧力が
ずぐ加わるので問題とはならない。特にカラスを用いる
と再使用かでき好ましい。

圧縮は通常のプレス機を用いることができる。

ｈ１１熱されたしのを直ちに流体中（加熱りることによ
り、成形体に静水圧か７Ｊｌ’ｌわり、ＨＩ　Ｉ）法と
同様の効果をうむ。

第２の発明は、第１の発明により製）古された粉末焼結
体を鍛造りるもの−Ｃ゛ある。ただし、粉末焼結体かし
″７ミツクの時は鍛造（Ｊ、できないため（こ、粉末ど
し−Ｃ使用できるのは金属および金属とレラミックとの
粉末である。

粉末焼結体は鍛造されるために結晶がより微細になり、
強度、靭性か向上し、又、望みの形状になる。

粉末焼結体が、金属とレラミツクとからなる場合には、
ｐラミックの割合は、全体の１〜５０ＶＯΩ％でおるこ
とか、好ましく、特に、レラミツクの割合か２　、５　
・へ２０　Ｖ　０９％の時には、強度、靭・１」と−し
に優れた粉末焼結体を得ることかできる。

［作用］ 第１の発明は、加熱された粉末成形体を流体で加圧する
ことにより、粉末成形体に静水圧かかかりＨＩ　ｌ）法
によった場合と同様に高密度の粉末焼結体を得ることが
できる。

第２の発明は、第１の発明によって製造された粉末焼結
体を鍛造することによって粉末焼結体中の結晶をより微
細にし、粉末焼結体の靭性をより向」二させることかで
きる。

し発明の効果］ 第１の発明を用いることにより、ｌ−Ｉ　Ｉ　Ｐ法のよ
うに特別な装置を使用しなくても、通常のプレス１ＨＩ
Ｐ法によるものと同様に高密度である粉末焼結体を得る
ことかでき、又、粉末成形体の加熱時に高圧を使用しイ
Ｌいので省エネルギーに寄与する。

ざらにｌ−Ｉ　Ｉ　Ｐ法では、焼結に昇温、冷却の時間
も含めて約１２時間必要であった°ｂのか、本発明にお
いてはほとんど被加工物の加熱の時間だ（Ｊでよく短時
間で斗１１Ｐ法と同程度の焼結を行なうことかできる。

第２の発明は、第１の発明に加えてより靭性の高い粉末
焼結体を得ることかできる。

［実施例］ 本発明の一実施例について、第１図の断面図、及び第２
図の斜視図を用いて説明する。尚、第１図及び第２図は
部分的に縮尺を変えである。

先ず、ＪＩＳＳＫ）−１５７相当の高速磨銅粉末１を第
２図に示す１．ノｌ５ＳＵＳ３０４製の直径１６５ｒＴ
１ｍ高さ４００ｍｍの一端かとじられた円筒状容器２に
充填し、圧縮することにより予備成形を行なう。

次いで、粉末の酸化をふせぐため真空においで、該予備
成形体３を容器２と共に第１表に示す所定温度まで加熱
し、予備成形体３全体が均一の温度となるまで保持する
。

加熱された予備成形体３は第１図に示す加圧機４におい
て、流体５中で約５００にΩ／　ｃ　ｍ　２に加圧して
粉末焼結体とされる。

加圧機４は型６、加圧ビスｌヘン７及びヒータ８からな
る。本実施例にａプいては、流体５として低融点ガラス
を用いた。この低融点カラスはヒータ８によって加熱さ
れ容易に軟化するものである。予備成形体３の加圧は、
あらかじめ、じ−タ８によ　９　一 つて加熱されて軟化している低融点ガラスからなる流体
５中に、加熱された予備成形体３を投入後、直らに加圧
ビス］ヘンを降ろして約５００ｋｑ／ｃｍ２■の圧力を
３分間加えることによって行なわれる。

冷却後、取り出された粉末焼結体について対理論密度比
を測定した。

ざらに、この粉末焼結体は、上下に２つに分割された型
を用いて、１１６０’Ｃにおいて６５ｍｍφ艮ざ８８０
ｍｍの丸棒に鍛伸される。

この鍛造された丸棒に対して、１１９０’Ｃにおいて３
分間加熱後油冷し、５６０’Ｃに１時間加熱後空冷の熱
処理を３回行ない、次いで熱処理を行なった丸棒の硬度
、抗折力を測定した。

第１表 第１表に小り、上記の測定結果より次の■・〜■のこと
かわかつＬ　Ｑ ■　試料Ｎ０１５．６の如く予備成形体の加熱温１食か
粉末の融点に対重る絶対温石の比（以下部員に対り−る
比と略Ｊ。）で１／２より低いと焼結か十分進まない９
．ぞのため焼結密度か低く、鍛造時割れか発生し、適正
４Ｔ試験片が得られ４ｆかった。

■　試料Ｎ０．７、ε３の如く加熱温度か融点より畠い
と容器と反応し、焼結体か得られなかった。

■　試料Ｎ０１１・〜４の如く加熱温度か融点に対りる
比で１／２以上かつ融点以下であると焼結時に密１食か
１００％に達するか、あるいは１００％末渦てあつ−Ｃ
も鍛造時に十分な密度向上か見られ、実用晶質をイイ「
保でさ、特に試料Ｎ０．１．２の如く加熱調度か■融点
に対重る比で４１５以上かつ溶融点以下であると得られ
た粉末焼結体の対理論密度比はほぼ１００％であり、特
に鍛造、熱処理後の硬度、抗折力もＨＩ　Ｐ法によるも
のと同程度となる。

尚、Ｈｌ、Ｐ法を用いて同様の成形をした場合に＝　１
２− は、昇温に３時間、ｈｌｌ　Ｅ’Ｅに１時間、冷却に５
時間かかり、対理論密反は１００％Ｃ′あっｌＪｏさら
にこの焼結体を、実施例と同様に鍛造、熱処理をして硬
度、抗折力を測定したところ硬度はｌ−Ｉ　ＲＣ６６、
抗折力は４１０ｋｇｆ／ｒ丁１　ｒＴＩ　２であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する断面図、第２図は
それに用いられる予備成形体の斜視図である。 １・・・粉末 ２・・・容器 ３・・・予備成形体 ５・・・流体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属及び／又はセラミックからなる粉末を予備成形
   し、 該予備成形体を上記粉末の融点の絶対温度で１／２以上
   かつ融点以下に加熱し、 該加熱物を液体及び／又は粉体からなる流体中で圧縮す
   る ことを特徴とする粉末焼結体の製造方法。 ２　予備成形が、粉末を容器に充填し圧縮することによ
   ってなされる特許請求の範囲第１項記載の粉末焼結体の
   製造方法。 ３　加熱が上記粉末の融点の絶対温度で４／５以上かつ
   融点以下である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   粉末焼結体の製造方法。 ４　流体が軟化した無機物又は軟化した有機物である特
   許請求の範囲第１項ないし第３項いずれか記載の粉末焼
   結体の製造方法。 ５　金属又は金属とセラミックとからなる粉末を予備成
   形し、 該予備成形品を上記粉末の融点の絶対温度で１／２以上
   かつ融点以下に加熱し、 該加熱物を液体及び／又は固体からなる流体中で圧縮し
   、 該圧縮物を塑性加工する ことを特徴とする粉末焼結体の鍛造方法。 ６　予備成形が、粉末を容器に充填し圧縮されることに
   よってなされる特許請求の範囲第５項記載の粉末焼結体
   の鍛造方法。 ７　加熱が上記粉末の融点の絶対温度で４／５以上かつ
   融点以下である特許請求の範囲第５項又は第６項記載の
   粉末焼結体の鍛造方法。 ８　流体が軟化した無機物又は軟化した有機物である特
   許請求の範囲第５項ないし第７項いずれか記載の粉末焼
   結体の鍛造方法。